实验二地址转换协议讲解.docx
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实验二地址转换协议讲解
计算机网络原理实验报告
2015/2016
(1)
实验题目地址转换协议
学生姓名傅攀、陈泽川、陆佳峰
学生班级计算机+自动化1402
任课教师杨旭华
提交日期2015年11月
计算机科学与技术学
【实验目的】
1.掌握ARP协议的报文格式
2.掌握ARP协议的工作原理
3.理解ARP高速缓存的作用
【实验环境配置】
A、B、C、D、E、F主机按下图配置IP地址
图1主机与IP地址
【实验原理】
一、使用IP协议的以太网中ARP报文格式
硬件类型(值为1)
协议类型(值为0800H)
硬件长度(值为6)
协议长度(值为4)
操作:
请求1,响应2
发送MAC地址(6字节)
发送IP地址(4字节)
目标端MAC地址(6字节)(并未包含在请求报文中)
目标端IP地址(4字节)
字段说明:
硬件类型:
表示硬件类型,例如:
1表示以太网。
协议类型:
表示要映射的协议类型,例如0x0800表示IP地址。
硬件长度:
指明硬件地址长度,单位是字节,MAC是48位,长度是6个字节。
协议长度:
高层协议地址的长度,对于IP地址,长度是4个字节。
操作字段:
共有二种操作类型,1表示ARP请求,2表示ARP应答。
发送方MAC:
6个字节的发送方MAC地址。
发送方IP:
4个字节的发送方IP地址。
目的MAC:
6个字节的目的MAC地址。
目的IP:
4个字节的目的IP地址。
二、ARP地址解析过程
图2ARP地址解析过程
【实验步骤】
主机B启动静态路由服务(方法:
在命令行方式下,输入“staticroute_config”)。
按照拓扑结构图连接网络,使用拓扑验证检查连接的正确性。
练习一:
领略真实的ARP(同一子网)
1.主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp-a”命令,察看ARP高速缓存表,并回答以下问题:
∙ARP高速缓存表由哪几项组成?
答:
ARP高速缓存表由Internet地址(InternetAddress)、物理地址(PhysicalAddress)、类型(Type)组成。
2.主机A、B、C、D启动协议分析器,打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件(提取ARP、ICMP)。
3.主机A、B、C、D在命令行下运行“arp-d”命令,清空ARP高速缓存。
4.主机Aping主机D(172.16.1.4)。
5.主机A、B、C、D停止捕获数据,并立即在命令行下运行“arp-a”命令察看ARP高速缓存。
∙结合协议分析器上采集到的ARP报文和ARP高速缓存表中新增加的条目,简述ARP协议的报文交互过程以及ARP高速缓存表的更新过程。
实验结果与分析:
(一)协议分析器上采集到的ARP报文
①ARP请求
源地址
00E04C-614C32
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.1.4告诉172.16.1.2
帧长:
60字节
时间:
08:
21:
26.7020650
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=00E04C-614C32
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=00E04C-614C32
发送端逻辑地址=172.16.1.2
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.1.4
②ARP应答
源地址
ECA86B-C444C6
目标地址
00E04C-614C32
概要描述
ARP(地址解析协议)应答:
172.16.1.4在ECA86B-C444C6
帧长:
60字节
时间:
08:
21:
26.7022310
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=00E04C-614C32
源MAC地址=ECA86B-C444C6
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=2(应答)
发送端硬件地址=ECA86B-C444C6
发送端逻辑地址=172.16.1.4
目的端硬件地址=00E04C-614C32
目的端逻辑地址=172.16.1.2
(二)ARP高速缓存表中新增加的条目
InternetAddressPhysicalAddressType
172.16.1.4ec-a8-6b-c4-44-c6dynamic
图3A主机ARP高速缓存表中新增条目
答:
ARP协议的报文交互过程以及ARP高速缓存表的更新过程:
1)A主机运行ARP进程在本局域网内广播发送一个ARP请求分组,ARP请求分组主要内容:
“谁是172.16.1.4告诉172.16.1.2,我的硬件地址是00E04C-614C32。
”
2)在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分组。
3)D主机的IP地址与ARP请求分组中要查询的IP地址一致,就收下了这个ARP请求,并向主机A发送ARP响应分组,并将这个ARP响应分组中写入自己的硬件地址。
由于其与的所有主机的IP地址都与ARP请求分组中要查询的不一样,因此不理睬这个请求。
ARP主要响应内容:
“172.16.1.4在ECA86B-C444C6”。
4)主机A收到D的响应分组后,在其ARP高速缓存红写入主机D的IP得知到硬件地址的映射。
而D主机在收到A的ARP请求时就把A的地址映射写到自己的ARP高速缓存中。
练习二:
编辑并发送ARP报文(同一子网)
1.在主机E上启动仿真编辑器,并编辑一个ARP请求报文。
其中:
MAC层:
“目的MAC地址”设置为FFFFFF-FFFFFF,
“源MAC地址”设置为主机E的MAC地址。
协议类型或数据长度:
0806。
ARP层:
“发送端MAC地址”设置为主机E的MAC地址,
“发送端IP地址”设置为主机E的IP地址(172.16.0.2),
“目的端MAC地址”设置为000000-000000,
“目的端IP地址”设置为主机F的IP地址(172.16.0.3)。
2.主机B、F启动协议分析器,打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件(提取ARP协议)。
3.主机E、B、F在命令行下运行“arp-d”命令,清空ARP高速缓存。
4.主机E发送已编辑好的ARP报文。
5.主机E立即在命令行下运行“arp-a”命令察看ARP高速缓存。
6.主机B、F停止捕获数据,分析捕获到的数据,进一步体会ARP报文交互过程。
实验结果与分析:
(一)E主机ARP高速缓存新增条目
InternetAddressPhysicalAddressType
172.16.0.3ec-a8-6b-c4-46-92dynamic
图4E主机ARP高速缓存表中新增条目
(二)B主机捕获的报文
①ARP请求
源地址
ECA86B-C4472F
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.0.3告诉172.16.0.2
帧长:
60字节
时间:
08:
57:
24.8414430
时间间隔:
6.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=ECA86B-C4472F
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=ECA86B-C4472F
发送端逻辑地址=172.16.0.2
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.0.3
(三)F主机捕获的报文
ARP请求
源地址
060708-090A0B
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.0.3告诉172.16.0.2
帧长:
60字节
时间:
08:
57:
08.8074810
时间间隔:
2.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=060708-090A0B
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=060708-090A0B
发送端逻辑地址=172.16.0.2
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.0.3
②ARP应答
源地址
ECA86B-C44692
目标地址
060708-090A0B
概要描述
ARP(地址解析协议)应答:
172.16.0.3在ECA86B-C44692
帧长:
42字节
时间:
08:
57:
08.8074930
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=060708-090A0B
源MAC地址=ECA86B-C44692
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=2(应答)
发送端硬件地址=ECA86B-C44692
发送端逻辑地址=172.16.0.3
目的端硬件地址=060708-090A0B
目的端逻辑地址=172.16.0.2
结果分析:
由于ARP请求分组是广播发送的,所以MAC层“目的MAC地址”设置为FFFFFF-FFFFFF(全1地址)。
而应答报文的目标地址确唯一。
在B主机只捕获了E主机的ARP请求,因为ARP请求分组是广播发送的,但是ARP响应分组是普通的单播,从一个源地址发送到一个目的地址,所以B主机没有捕获ARP响应。
练习三:
跨路由地址解析(不同子网)
1.主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp-d”命令,清空ARP高速缓存。
2.主机A、B、C、D、E、F重新启动协议分析器,打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件(提取ARP、ICMP)。
3.主机Aping主机E(172.16.0.2)。
4.主机A、B、C、D、E、F停止数据捕获,察看协议分析器中采集到的ARP报文,并回答以下问题:
∙单一ARP请求报文是否能够跨越子网进行地址解析?
为什么?
∙ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用?
实验结果与分析:
(一)A主机捕获的请求与应答
源地址
00E04C-614C32
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.1.1告诉172.16.1.2
帧长:
42字节
时间:
09:
10:
29.3403700
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=00E04C-614C32
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=00E04C-614C32
发送端逻辑地址=172.16.1.2
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.1.1
源地址
00E04C-C51880
目标地址
00E04C-614C32
概要描述
ARP(地址解析协议)应答:
172.16.1.1在00E04C-C51880
帧长:
60字节
时间:
09:
10:
29.3404490
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=00E04C-614C32
源MAC地址=00E04C-C51880
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=2(应答)
发送端硬件地址=00E04C-C51880
发送端逻辑地址=172.16.1.1
目的端硬件地址=00E04C-614C32
目的端逻辑地址=172.16.1.2
(二)B主机捕获的请求与应答
序号:
2
源地址
00E04C-614C32
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.1.1告诉172.16.1.2
帧长:
60字节
时间:
09:
18:
13.1413120
时间间隔:
29.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=00E04C-614C32
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=00E04C-614C32
发送端逻辑地址=172.16.1.2
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.1.1
序号:
3
源地址
00E04C-C51880
目标地址
00E04C-614C32
概要描述
ARP(地址解析协议)应答:
172.16.1.1在00E04C-C51880
帧长:
42字节
时间:
09:
18:
13.1413230
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=00E04C-614C32
源MAC地址=00E04C-C51880
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=2(应答)
发送端硬件地址=00E04C-C51880
发送端逻辑地址=172.16.1.1
目的端硬件地址=00E04C-614C32
目的端逻辑地址=172.16.1.2
序号:
5
源地址
002564-9630FF
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.0.2告诉172.16.0.1
帧长:
42字节
时间:
09:
18:
13.1414080
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=002564-9630FF
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=002564-9630FF
发送端逻辑地址=172.16.0.1
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.0.2
序号:
6
源地址
ECA86B-C4472F
目标地址
002564-9630FF
概要描述
ARP(地址解析协议)应答:
172.16.0.2在ECA86B-C4472F
帧长:
60字节
时间:
09:
18:
13.1416190
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=002564-9630FF
源MAC地址=ECA86B-C4472F
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=2(应答)
发送端硬件地址=ECA86B-C4472F
发送端逻辑地址=172.16.0.2
目的端硬件地址=002564-9630FF
目的端逻辑地址=172.16.0.1
(三)E主机捕获的请求与应答
序号:
0
源地址
002564-9630FF
目标地址
FFFFFF-FFFFFF
概要描述
ARP(地址解析协议)请求:
谁是172.16.0.2告诉172.16.0.1
帧长:
60字节
时间:
09:
04:
28.1986010
时间间隔:
Ethernet802.3
目的MAC地址=FFFFFF-FFFFFF
源MAC地址=002564-9630FF
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=1(请求)
发送端硬件地址=002564-9630FF
发送端逻辑地址=172.16.0.1
目的端硬件地址=000000-000000
目的端逻辑地址=172.16.0.2
序号:
1
源地址
ECA86B-C4472F
目标地址
002564-9630FF
概要描述
ARP(地址解析协议)应答:
172.16.0.2在ECA86B-C4472F
帧长:
42字节
时间:
09:
04:
28.1986090
时间间隔:
0.0000000
Ethernet802.3
目的MAC地址=002564-9630FF
源MAC地址=ECA86B-C4472F
协议类型或数据长度=0806(ARP协议)
ARP(地址解析协议)
硬件类型=1
协议类型=0800
硬件地址长度=6
协议地址长度=4
操作码=2(应答)
发送端硬件地址=ECA86B-C4472F
发送端逻辑地址=172.16.0.2
目的端硬件地址=002564-9630FF
目的端逻辑地址=172.16.0.1
结果分析:
比较A、B、E主机捕获的报文发现在跨路由地址解析时,由于A主机发现E主机与其不在同一子网,所以A主机把发送的数据转发到网关(172.16.1.1)即B主机,A主机广播ARP请求,B主机响应。
再由B主机向E主机所在子网发送ARP请求,获得E主机的响应。
1)答:
单一的ARP请求报文无法跨越子网进行地址解析,ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题,且ARP请求是广播发送的,广播不能跨越子网。
实验捕获的报文中未发现“谁是172.16.0.2告诉172.16.1.2”的ARP请求。
2)答:
ARP地址解析在跨越子网的通信中解析网关的物理地址。
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